具有汽车清洁功能的醇基动力燃料及其制备工艺的制作方法

文档序号:15361940发布日期:2018-09-05 00:54阅读:617来源:国知局

本发明涉及一种新型环保燃料助剂产品,可作为石油动力燃料的替代品。



背景技术:

甲醇汽油或汽车清洁剂具有生产技术成熟、原料来源丰富、成本低廉和高效清洁的特征,尤其对于以煤为主要能源的中国来说,是一种理想的能源载体和车用代用汽油。但是甲醇汽油在实际推广应用中存在一些问题。如甲醇汽油对车辆及发动机零部件材料的影响,从腐蚀性和溶胀性两方面来说,甲醇汽油对汽车及发动机相关零部件,尤其对供油系统的金属材料具有一定的腐蚀性,也会引起供油系统的塑料和橡胶材料溶胀、软化或龟裂等现象。通过更改零件材料、加工工艺以及优化设计,或者在甲醇汽油中加入相应添加剂可以缓解或者抑制其腐蚀性和溶胀性。

目前,一般的甲醇汽油对汽油发动机的腐蚀性和对橡胶材料的溶胀率都较大,且易于分层,低温运转性能和冷起动性能不及纯汽油,可用作车用汽油代用品。许多国家作了大量使用试验,有的也在产业化使用。目前国内比较多的是用m15甲醇汽油,形成了一部分内部人士认定的行业标准。

能源与环境问题是当前影响世界经济和社会发展的重要因素。随着我国经济的高速发展,特别是汽车工业的迅猛发展,其消耗的大量石油资源与日俱增,使中国石油对外依存度日趋上升。业界专家预测,2020年中国对外原油依存度达到65%以上,已经超过国际上能源安全上限,实施能源多元化战略势在必行。甲醇作为一种燃料,含氧量高、燃烧充分,因此积极寻求和发展绿色高效清洁替代能源,减少对石油的依赖已成为中国的头等大事。从中国能源结构看,煤炭的储量巨大,利用煤炭资源生产甲醇,替代部分石油、汽油是解决石油能源短缺的有效途径之一。甲醇汽油具有技术可行性、大规模应用可行性、经济可行性等多方面优势,是适合中国国情的比较理想的新能源。2007年甲醇汽油与二甲醚被国家发改委确定为今后20-30年过渡性车用替代汽油。山西是国内最早开展甲醇汽油产业研究和推广的省份,目前已从“试验示范阶段”进入“产业化推广阶段”。2009年5月,中国宣布了m85的国家质量标准,m15的国家标准也将在近期出台。迄今为止浙江、陕西、山西、四川、江苏、河北和贵州等省已出台了地方标准,并将加强甲醇汽油的试点与推广。甲醇汽油大面积推广指日可待。

作为汽油的替代燃料,甲醇具有含氧量高、辛烷值高、抗爆性好等优点。甲醇汽油相比于常规汽油含氧量高,因此燃烧更充分,可有效降低尾气有害物的排放。普通轿车使用m15甲醇汽油,可使汽车尾气中的co、hc、nox等有害物的排放比燃用纯汽油平均降低30%左右。另外,由于甲醇自身辛烷值高,故甲醇汽油的辛烷值随甲醇掺入量的增加而增高,具有较好的抗爆性能。更重要的是,甲醇是化肥、制药和煤炭等行业的副产品,也可利用化工原料合成,制作工艺成熟,价格低廉,来源极为广泛且产能充足。因此,与常规汽油相比,甲醇汽油成本优势明显。甲醇汽油汽车与传统汽油汽车相比,动力性、经济性以及排放性能均都得到了改善;但是甲醇汽油由于其特有的理化特性,在作为车用汽油应用时,存在毒性大、具有腐蚀性和溶胀性、热值低、非常规排放高于普通汽油和易产生冷启动困难与高温气阻等不利因素,在一定程度上制约了甲醇汽油的发展。而对发动机系统材料的腐蚀性和溶胀性是其中较为关键的因素。

甲醇汽油由基础汽油、甲醇及添加剂组成。甲醇汽油的技术关键核心是添加剂的技术水平和质量控制。甲醇汽油添加剂是一种新型环保燃料助剂产品,是在甲醇(符合gb338-2004优等品甲醇指标)中加入一种复合添加剂后对甲醇进行变性处理,再按照规定比例和普通汽油混合后作为车用燃料,使其改性,使其燃烧速度、气化热值、互溶性、爆发力加速性能等方面接近传统汽油的甲醇燃料,低比例添加的甲醇汽油无须对发动机和装置进行改造,可直接使用。

甲醇与汽油混合通常称为“汽油掺烧甲醇”,并以甲醇的含量作为燃料标记,甲醇汽油通常按照甲醇的含量分为三类:低醇汽油(m3-m5)、中醇汽油(m15-m30)和高醇汽油(m85-m100),其中m后的数字表示甲醇汽油中甲醇的体积百分比。

目前国内甲醇汽油市场已经开发出一些助溶剂产品,其大多是由多元醇、芳烃、酯类和醚类等不同有机物组成,但由于其中含有较高含量的高分子共聚物,造成甲醇汽油燃烧不充分、燃烧系统积炭增加、三元催化损坏等问题,使甲醇汽油的推广应用受到了限制。因此,寻求一种环保低碳型助溶添加剂,来解决甲醇汽油的抗相分离性能,就成为车用醇醚燃料添加剂研究的一种趋势。

申请号:2014108190555,一种甲醇汽油用助溶剂(cn104498111a)的发明专利公开了一种甲醇汽油用助溶剂,由以下体积份数的组分混合制成:c3~6脂肪醇30%~50%,碳酸二甲酯4%~12%,甲基叔丁基醚30%~40%,烷基糖苷10%~25%,其用量占调配好甲醇汽油总体积的1%~2%。在甲醇汽油中加入本发明助溶剂后,其助溶抗水能力达到4%~6%,甲醇汽油清澈透亮、不分层、稳定期长,并能够有效消除燃烧系统各部位积炭,避免因积炭形成而引起的动力下降、燃烧不充分等现象,提高发动机性能。

申请号:2012104258511的专利,甲醇汽油速溶剂,申请公布号:cn102899102a,申请公布日:2013.01.3,申请日:2012.10.30的专利“本发明公开一种甲醇汽油速溶剂,由芳香族酮、烷芳混合醚和脂环醇组成,芳香族酮、烷芳混合醚和脂环醇三者的重量配比为:芳香族酮:烷芳混合醚:脂环醇=1:(0.1~0.7):(2~3.5)。本发明能够提高汽油和甲醇的相溶性、使得甲醇和汽油混合均匀而不发生分层”。

申请号:2013100877841,一种甲醇汽油及制备方法(cn103131484a)发明专利公开了一种甲醇汽油及制备方法,其组分和重量百分比含量为:甲醇35~40%,调配剂6~8%,功能添加剂0.03~0.07%,余量汽油;所述调配剂的组分和重量份含量为:乙酰丙酮2,脂肪酸甲酯0.5,二甲氧基甲烷1.5,乙醇1;烷基硼1;所述功能添加剂的组分和重量份含量为:腐蚀抑制剂0.02,金属钝化剂0.01,抗氧剂t5010.02。其中调配剂的作用是促使甲醇和汽油更好地互溶,提高热值和辛烷值,功能添加剂用于提高抗腐蚀、抗溶涨、抗氧化和抗水等性能,增加油品的安全性。本发明的甲醇汽油与现有技术比较,更环保,排放可达国五标准;抗水性好,可贮存一年以上;可直接使用,不需改造发动机及控制系统”。

申请号为2012104258511,发明名称为甲醇汽油速溶剂的专利和申请号2014108190555的专利只是“一种甲醇汽油用助溶剂”,都不能作为动力燃料或清洁剂使用。申请号2013100877841的专利,一种甲醇汽油及制备方法,其成分“余量汽油”成分较多,既增加了成本,又增加了尾气co、hc、nox等有害物的排放,对汽油依赖性过高。



技术实现要素:

为了提供一种更环保,减少汽车尾气排放,降低对汽油依赖性的醇基动力燃料,也可以作为民用燃料使用,本发明采用如下技术方案。

一种具有汽车清洁功能的醇基动力燃料,醇基动力燃料各组分以质量百分比计,配比如下:

本发明配方:

(1)醇基:86.37-95.39%,(2)碳酸二甲酯、双氧水或复合原料配方中的一种:1-2%,(3)甲基叔丁基醚:2-7%,(4)苯并三氮唑和二乙二醇二苯甲酸酯复合剂:1-3‰,(5)异丙醇、乙醇或尿素中的一种:1-2%,(6)1-苯基-5-巯基-四氮唑、苯并唑和吡唑酮复合剂、缓蚀复合剂中的一种:0.3-2%,(7)2,6-二叔丁基对甲酚:0.3-0.6%;

其中醇基动力燃料所含醇基是指:甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇中的一种或者多种;组分2中的碳酸二甲酯、双氧水、复合原料配方原料为化学纯或分析纯,复合原料配方以质量计如下,甲醇∶乙醇∶肼∶辛烷=70-86%∶10-20%∶3-8%∶1-2%;异丙醇、乙醇、尿素为化学纯或分析纯;2,6-二叔丁基对甲酚为化学纯或分析纯。

根据所述具有汽车清洁功能的醇基动力燃料,组分1中,醇基动力燃料所含醇基中的甲醇质量符合gb/t338-2011标准,甲醇纯度含量以质量计99.9%。

根据所述具有汽车清洁功能的醇基动力燃料,组分3中的甲基叔丁基醚,纯度以质量计为97%-99.9%,其研究法辛烷值ron:118,马达法辛烷值mon:100。

根据所述具有汽车清洁功能的醇基动力燃料,组分(2)中复合原料为化学纯或分析纯,复合剂配方以质量计:甲醇∶乙醇∶肼∶辛烷=70-86%∶10-20%∶3-8%∶1-2%。

根据所述具有汽车清洁功能的醇基动力燃料,组分(4)中的苯并三氮唑和二乙二醇二苯甲酸酯为化学纯或分析纯,复合剂配方以质量计:苯并三氮唑:二乙二醇二苯甲酸酯=50%:50%。

根据所述具有汽车清洁功能的醇基动力燃料,组分(6)中的其中苯并唑和吡唑酮复合剂配方以质量计:苯并唑∶吡唑酮=50%∶50%;缓蚀复合剂配方:十二烷基磺酸钠∶苯甲酸钠∶苯并三氮唑∶吡啶酮以质量计=43%∶30%∶22∶5%;所有原料为化学纯或分析纯。

一种具有汽车清洁功能的醇基动力燃料的制备方法,制备方法步骤如下:

(1)组分(2)、组分(4)和组分(6)中涉及复合原料、复合剂配方,分别先行配制:将原料按照顺序顺次倒入玻璃器皿或塑料桶内,搅拌20-40min,静置30-60min,密闭待用;

(2)复合添加剂配制:将组分(2)-(7)的原料按照顺序顺次倒入玻璃器皿或塑料桶或不锈钢罐内,用玻璃棒搅拌、气泵气体搅拌、机械搅拌中的一种方式搅拌20-40min,静置1-2h,配制成复合添加剂,密闭待用;

(3)制备成品:将组分1中的醇基(1)按配比放入反应罐内,反应罐为塑料桶或不锈钢罐;将步骤(2)配置好的复合添加剂按照比例缓缓加入反应罐,用气泵气体搅拌或机械搅拌20-40min,静置1-2h,配制成醇基动力燃料,密闭待用;将配制好的醇基动力燃料泵入灌装系统,根据需要灌装到5l、10l、20l或更大容器内,密封后运输或出售。

根据所述醇基动力燃料的制备方法,制备车间应满足以下要求:(1)车间严禁烟火,严禁明火并防止静电,生产不锈钢罐应用金属导线接地;(2)车间必须通风良好,温度不超过30℃;(3)在储罐中混合或在油罐车中混合,必须符合安全规范要求,储罐、油罐车及管道等中不能有积水、锈等杂质;(4)添加剂与甲醇或乙醇必须混合均匀;(5)调配时应避免吸入,避免与眼睛和皮肤接触;(6)储存设施应保持密闭,防止外界水分的进入,包括吸收空气中的水分;(7)安全消防设施齐备,符合危险化学品生产许可条件和经营要求。

本发明技术方案具有以下特点:

本发明配方为醇基环保新能源,减少汽车对石油产品的依赖度,减少汽车尾气排放。本发明是通过添加、改善甲醇或乙醇汽油或汽车清洁剂配方中的抗腐蚀性、抗溶胀剂等原料,优化技术方案来实现对甲醇汽油或汽车清洁剂存在问题的解决。

本发明同时解决了甲醇或乙醇汽油或汽车清洁剂易于分层,低温运转性能、冷起动性能、高温气阻等不利因素,完全可用作车用汽油替代品。

本发明不含汽油,减少了对汽油的依赖度,只是和汽车中的石油燃料混合,既增加动力、节省燃料,又减少了尾气排放、清洁油路系统。本发明设计了在汽车技术改造的基础上,也可以单独作为汽车动力燃料和民用燃料使用。

附图说明

图1为本发明的制作工艺方框图。

具体实施方式

本发明醇基动力燃料所含“醇基”是指:甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇等低碳醇及其低碳混合醇。本技术方案是以甲醇或乙醇为主原料的技术配方,其他原料类同,下列以甲醇或乙醇为例,进行技术方案设计:

1、本发明各组分配比如下(以质量百分比计算):

(1)甲醇或乙醇:86.37-95.39%,要求:甲醇,质量符合gb/t338-2011标准,甲醇含量99.9%;

(2)碳酸二甲酯、双氧水或复合原料配方中的一种:1-2%,要求:碳酸二甲酯、双氧水、复合原料配方(高锰酸钾助燃剂新配方)原料为化学纯或分析纯,复合原料配方(以质量计)如下,甲醇∶乙醇∶肼∶辛烷=70-86%∶10-20%∶3-8%∶1-2%;

(3)甲基叔丁基醚:2-7%,要求:甲基叔丁基醚,即mtbe,纯度为97%-99.9%,其研究法辛烷值ron:118,马达法辛烷值mon:100;

(4)苯并三氮唑和二乙二醇二苯甲酸酯复合剂:1~3‰,要求:苯并三氮唑和二乙二醇二苯甲酸酯为化学纯或分析纯,复合剂配方:苯并三氮唑:二乙二醇二苯甲酸酯=50%:50%;

(5)异丙醇、乙醇或尿素中的一种:1-2%,

要求:异丙醇、乙醇、尿素为化学纯或分析纯;

(6)1-苯基-5-巯基-四氮唑、苯并唑和吡唑酮复合剂、缓蚀复合剂中的一种:0.3-2%,

要求:下列所有原料为化学纯或分析纯,其中苯并唑和吡唑酮复合剂配方(以质量计):苯并唑∶吡唑酮=50%∶50%;

缓蚀复合剂配方:十二烷基磺酸钠∶苯甲酸钠∶苯并三氮唑∶吡啶酮=43%∶30%∶22∶5%;

(7)2,6-二叔丁基对甲酚:0.3-0.6%,要求:2,6-二叔丁基对甲酚为化学纯或分析纯。

2、配制方法

2.1车间要求

(1)所有工作人员必须穿符合gb12014-2009防静电服,工作人员进入生产车间必须触摸人体静电释放器(型号:kd-1281,上海达业除静电科技有限公司提供),泄放人体静电;

(2)车间严禁烟火,严禁明火并防止静电,生产不锈钢罐应用金属导线接地;

(3)车间必须通风良好,温度不超过30℃;

(4)在储罐中混合或在油罐车中混合,必须符合安全规范要求,储罐、油罐车及管道等中不能有积水、锈等杂质;

(5)添加剂与甲醇或乙醇必须混合均匀(混合均匀后为变性甲醇或乙醇),且清净分散后再加入到汽车的汽油箱中;

(6)调配时应避免吸入,避免与眼睛和皮肤接触,如溅入眼中或沾染皮肤,应用大量的清水冲洗,严重者应立即就医;

(7)储存设施应保持密闭,防止外界水分的进入,包括吸收空气中的水分;

(8)安全消防设施齐备,符合危险化学品生产许可条件和经营要求。

2.2制备方法步骤:

(1)组分(2)、组分(4)和组分(6)中涉及复合原料、复合剂配方的先行配制:将原料按照顺序顺次倒入玻璃器皿或塑料桶内,搅拌20-40min,静置30-60min,密闭待用;

(2)复合添加剂配制:将1中组分(2)-(7)的原料按照顺序顺次倒入玻璃器皿或塑料桶或不锈钢罐内,用玻璃棒搅拌、气泵气体搅拌、机械搅拌中的一种方式搅拌20-40min,静置1-2h,配制成复合添加剂,密闭待用,

(3)制备成品

将组分1中的甲醇或乙醇放入反应罐内,反应罐为塑料桶或不锈钢罐;

将步骤(2)配置好的复合添加剂按照比例缓缓加入甲醇或乙醇中,用气泵气体搅拌或机械搅拌20-40min,静置1-2h,配制成醇基动力燃料或汽车清洁剂,密闭待用;

将配制成醇基动力燃料泵入灌装系统,根据需要灌装到5l、10l、20l或更大容器内,密封后运输或出售。

3、使用方法

将配制成的具有汽车清洁功能的醇基动力燃料按照比例加入汽车油箱中,以甲醇为主原料为例,比例如下。

4本发明涉及的使用方法问题

本发明技术方案中涉及汽车添加50%以上(m50以上)醇基动力燃料时,实施下列方法:

(1)改变相关零件的金属材料、表面处理或优化改进制造工艺和设计,如将汽车供油系统中易腐蚀的金属材料更换或使用镀层工艺或使用磷脱氧铜来代替、气门座烧结材料中添加硬质微粒并结合铅熔渗处理、活塞环镀铬、控制电路重新布置或燃油泵线束插头采用密封式设计;

(2)供油系统的塑料和橡胶材料更换耐油橡胶材料或优化设计供油系统、调整燃烧室压缩比,供油系统的塑料和橡胶材料建议使用具有较好的适应性氯醇橡胶(chc)、聚氨酯橡胶(pu)材料,在m10~m85混合汽油中溶胀值差别不大;

(3)引入新型甲醇汽油专用润滑油,确保机油的抗磨性和清净分散性,实现更牢固的油膜保护以减少磨损;

(4)m85混合汽油(85%甲醇+15%汽油)主要是指商用,其具有更大的环境优越性,用于汽车时,需要在车体内加装甲醇汽油双燃料转换器。

5本发明中甲醇汽油执行、参考的标准

(1)执行或参考的地方标准,如下表:中国已出台的国家及地方甲醇汽油标准

(2)甲醇汽油橡胶溶胀抑制剂执行标准与试验方法:

a、q/jh029-2013《车用醇基汽油橡胶密封件溶胀率测定标准》(嘉宏石化企业标准),

或b、tbt1444-2002《内燃机车用橡胶密封件》,

或c、gb/t1690—2010《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》,

或d、sh/t1159-2010《丙烯腈—丁二烯橡胶(nbr)溶胀度的测定》。

本发明的技术效果

本发明是一种生物醇基新能源,又是汽油、柴油品质的改良剂和绿色增氧剂,能有效降低汽车尾气排放有害气体总量的50%以上,增加动力30%以上,节省燃料成本20-50%,随着加入量的增加愈节省,有利于保护大气环境,是优良的醇基动力燃料和汽车尾气清洁剂,是新型环保清洁燃料,减少对石油动力燃料和民用燃料的依赖度。

本发明是性能优良的石油动力燃料和民用燃料的替代品,具有环保、成本低,节省资源、节省外汇,市场竞争力强,具有极好的发展前景等积极效果。本发明产品的特点:1、颜色清澈透明;2、稳定性好,长期储存不分层;3、产品的互溶性好,与其它石油燃料任意比例混合使用;4、产品的环保性好,降低尾气有害物质的排放量30-70%。

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